Пристрій для контролю ізоляції і захисного вимкнення контактної мережі електровозного транспорту

1. Пристрій для контролю ізоляції і захисного вимкнення контактної мережі електровозного транспорту, що містить випрямляч, вимикальний апарат, підключений між катодом випрямляча і землею через нормально закритий контакт чутливого елемента, індикатор опору ізоляції, напівпровідникові діоди, резистори і вентильний загороджувач у колі навантаження, який відрізняється тим, що між катодом двопульсного випрямляча і силовим контактом вимикального апарата вклю чено вентиль, анод якого з'єднано з катодом випрямляча, індикатор опору ізоляції підключено між позитивним затискачем випрямляча і контактним проводом через послідовно включені резистор, блок-контакт вимикального апарата і діод, один з чутливих елементів підключено між позитивним затискачем випрямляча і рейкою через послідовно включені розмикаючий контакт другого чутливого елемента, резистор і діод, а другий чутливий елемент - через інший діод паралельно вентилю, причому виходи чутливих елементів введено в коло управління вимикального апарата - першого - на включення, а другого - на відключення. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що між катодом двопульсного випрямляча і силовим контактом вимикального апарата включено тиристор, у коло керування якого введено другий вихід другого чутливого елемента. Запропоноване технічне рішення належить до електротехніки, а саме - до засобів контролю ізоляції і захисного вимкнення контактної мережі електровозного транспорту і може бути використано для контактних мереж електровозного транспорту при видобуванні корисних копалин підземним способом, наприклад, у вугільних або залізорудних шахтах де застосовуються контактні електровози з двигунами постійного струму й де, згідно з вимогами безпеки, потрібно забезпечувати захист від ураження обслуговуючого персоналу електричним струмом і пожеж від витоків струму (замикань) на землю. Відомий пристрій для захисного вимкнення тягової мережі електрифікованого транспорту з однофазним джерелом живлення й вентильними загороджувачами у колах навантаження, що містить однопівперіодний випрямляч, контактор постійного струму, чутливий елемент, наприклад, релейного типу, вимірник опору ізоляції і два допоміжних вентилі, при цьому котушку контактора підключено між катодом випрямляча і землею через нормально закритий контакт чутливого елеме нта і допоміжний вентиль, причому чутливий елемент підключено між анодом випрямляча і навантаженням через вимірник опору і допоміжний вентиль, включений зустрічно випрямленому робочому струму (див. авт. свід. №317140, СРСР, Н02Н5/10, опубл. 07.10.71р., Бюл. №30). Основним недоліком відомого пристрою є те, що при його здійсненні використано однофазний однопівперіодний випрямляч змінного струму й електродвигуни невеликої потужності. Тому його не можна застосовувати при двофазних (двопульсних) випрямлячах і електродвигунах великої потужності, які застосовуються тепер на вугільних і залізорудних шахтах. Відомий також пристрій для захисного вимкнення тягової мережі електрифікованого транспорту за авт. свід. №317140, який відрізняється від наведеного аналога тим, що у коло перевірки між кнопкою та землею додатково приєднано діод згідно з напрямком допоміжного вентиля чутливого елемента, а вентильний загороджувач уведено у коло навантаження з боку землі (авт. свід. №673486, В60МЗ/00, Н02Н5/10, опубл. 15.07.79р., О> 4150 Бюл. №26). Основним недоліком відомого пристрою, визначеного за прототип, є те, що на показання індикатора опору ізоляції і на величину струму у колі чутливого елемента істотне значення має режим роботи контактної мережі, тому опір ізоляції і параметри спрацьовування чутливого елемента при приєднаному навантаженні істотно відрізняються від показань і параметрів у режимі попереднього контролю при вимкненому навантаженні. Це зумовлено тим, що величина зворотного опору напівпровідникового вентиля випрямляча залежить від величини випрямленого струму, що живить навантаження. Тому показники опору ізоляції і поріг спрацьовування чутливого елемента залежать від величини струму навантаження, а це зумовлює нестабільність у роботі пристрою. У основу корисної моделі поставлено завдання зі створення пристрою контролю ізоляції і захисного вимкнення, у якому за рахунок нового схемного рішення забезпечується контроль ізоляції і захисне вимкнення контактної мережі при застосуванні двофазного (двопульсного) випрямляча, а також стійка і стабільна робота пристрою у обох режимах: коли навантаження вимкнено і коливоно увімкнено. Поставлене завдання розв'язується тим, що у пристрої для контролю ізоляції і захисного вимкнення контактної мережі електровозного транспорту, що містить випрямляч, вимикальний апарат, чутливий елемент, індикатор опору ізоляції, напівпровідникові діоди, резистори і вентильний загороджувач у колі навантаження, згідно корисної моделі, між катодом двопульсного випрямляча і силовим контактом вимикального апарата, приєднано вентиль, анод якого з'єднано з катодом випрямляча, індикатор опору ізоляції введено між позитивним затискачем випрямляча і контактним проводом через послідовно з'єднані резистор, блок-контакт вимикального апарата, і діод, один з чутливих елементів уведено між позитивним затискачем випрямляча і рейкою через послідовно з'єднані розмикаючий контакт другого чутливого елемента, резистор і діод, а другий чутливий елемент - через інший діод паралельно вентилю, причому виходи чутливих елементів введено в коло управління вимикального апарата - першого - на вмикання, а другого - на вимкнення. Крім того, у пристрої між катодом двопульсного випрямляча і силовим контактом вимикального апарата, як вентиль може бути використано тиристор, у коло керування якого введено другий вихід другого чутливого елемента. Завдяки такому рішенню показання величини опору ізоляції тягової (контактної) мережі не залежить від величини електричного струму навантаження або режимів роботи тягової мережі. Крім того, завдяки схемному рішенню по роздільній реалізації захисного вимкнення в режимі попереднього контролю ізоляції і при приєднаному навантаженні за рахунок використання двох незалежних один від одного чутливих елементів забезпечено незалежність їх порогів спрацьовування від величини струму навантаження, а також стабільність їх роботи. Введення в запропонований пристрій замість силового вентилю тиристора, у схему управ ління якого введено розмикаючий контакт чутливого елемента, забезпечує скорочення терміну вимкнення мережі при аварійних режимах, а також надійність роботи силового контакту вимикального апарату, тому що вимкнення мережі відбувається спочатку тиристором, а тільки потім силовим контактом вимикального апарата, який розмикається без струму, що створює умови відсутності електричної ерозії контактів. На Фіг.1 наведено схему запропонованого пристрою контролю ізоляції і захисного вимкнення, що живиться струмом від трифазної мережі змінного струму напругою 380 В; на Фіг.2 - варіант виконання запропонованого пристрою. Пристрій містить двопульсний випрямляч 1, силовий вентиль (діод) 2, вимикальний апарат З, силовий контакт якого і вентиль 2 послідовно введені в коло контактної (тягової) мережі 4 з навантаженням - електродвигуном 5 електровоза, послідовно з яким включено вентильний загороджувач 6. Один з чутливих елементів 7 приєднано паралельно вентилю 2, а другий чутливий елемент 8 введено між позитивним затискачем випрямляча 1 і рейкою, а також одночасно він зв'язаний із двома фазами мережі перемінного струму завдяки резистивному фільтрові 9. Між позитивним затискачем випрямляча 1 і контактним проводом 4 включено коло індикації опору ізоляції, що містить послідовно з'єднані індикатор 10, резистор 11, діод 12 і блок - контакт, що розмикається, вимикального апарата 3. Резистор 13 (як і резистор 11), діоди 14 і 15 (як і діод 12) забезпечують потрібне функціонування чутливих елементів 7 і 8 і кола індикації опору ізоляції. При цьому зазначені діоди запобігають протіканню постійного струму від випрямляча 1 через коло чутливих елементів і коло індикації опору ізоляції. Діод 16 є загороджувачем для кола управління апарата 3, запобігаючи протіканню через нього оперативного струму контролю ізоляції. Крім того, на фігурах наведено опір 17 ізоляції контактної мережі. Запропонована схема функціонує так. Випрямляч 1 підключено до трифазної мережі перемінного струму таким чином, що кожен з двох вентилів випрямляє перемінний струм за час, що дорівнює 1/3 періоду з частотою 50 Гц, а в останню третину періоду вентилі випрямляча закриті і через них струм не протікає, тому що в цей час діє зустрічний імпульс напруги фази, у якій вентиль відсутній. Тому в цей час через чутливий елемент 8 протікає струм, що забезпечує замикання його контактів у колі управління апарата 3. Одночасно через коло індикатора опору ізоляції: рейка (третя фаза джерела живлення) - опір ізоляції 17 - замкнутий блок-контакт апарата 3 - діод 12 - індикатор опору 10 - резистор 11 - резистивний фільтр 9 - інші дві фази джерела живлення протікає оперативний (контрольний) струм. Таким чином, коло чутливого елемента 8 і коло контролю опору ізоляції в загальному колі з'єднані паралельно. Якщо опір ізоляції 17 знизився до критичної величини, величина струму у чутливому елементі 8 недостатня і останній (наприклад, реле) розмикає свій контакт у колі управління апарата 3, що не дозволяє ввімкнути апарат і, таким чином, контак 4150 тна мережа і її навантаження будуть знеструмленими При достатньо високому рівні ізоляції чутливий елемент 8 включено, що дозволяє увімкнути апарат (наприклад, контактор) 3 Тоді по навантаженню протікає струм від випрямляча 1 через вентиль 2, замкнутий силовий контакт апарата 3, контактний провід 4, вентиль-загороджувач 6, двигун 5, рейка й далі - джерело живлення (третя фаза) Для оперативного (контрольного) струму коло навантаження закрито, тому що вентиль 6 у зворотному напрямку не пропускає струм При увімкненому апараті 3 коло індикації опору ізоляції відключено розімкнутим блок-контактом апарата З Якщо при увімкненому апараті 3 виникне замикання на землю (рейку) через дефекти ізоляції 17 або до контактного проводу 14 доторкнеться хтось із обслуговуючого персоналу, у колі другого чутливого елемента 7 виникне струм, який буде протікати таким шляхом третя фаза джерела живлення, що підключена до рейки - опір ізоляції у точці замикання 17 (або опір тіла людини, що доторкнулася) - замкнутий силовий контакт апарата З - діод 15 - чутливий елемент 7 - резистори фільтра 9 - ІНШІ фази джерела живлення При цьому чутливий елемент 7 спрацьовує і одним із своїх контактів розмикає коло управління апарата 3, а другим своїм контактом - коло першого чутливого елемента 8, що приводить до розмикання силового контакту апарата 3 і захисного вимкнення кон тактної мережі і, таким чином, запобігає витоку струму і виникненню умов пожежі або ураження електричним струмом, якщо має місце дотик людини до контактного проводу Для повторного увімкнення напруги на контактну мережу необхідно ліквідувати порушення ізоляції і замикання на землю (рейку) або дотик людини до контактного проводу Тоді чутливі елементи 7 і 8 повернуться у попередній стан і, таким чином, буде забезпечено умови увімкнення силового контакту апарата З У запропонованому пристрої замість діода 2 може бути використано тиристор Тоді захисне вимкнення реалізується тим, що при спрацюванні чутливого елемента 7 одним з його контактів розмикається коло управління тиристора і він закривається за дуже короткий термін, а вже потім без струму розмикається силовий контакт апарата З Таким чином, забезпечується в цілому надійність функції захисного вимкнення і надійність роботи силового контакту апарата 3 у бездуговому (безструмному) режимі Використання запропонованого пристрою забезпечить контроль ізоляції і захисне вимкнення контактної мережі при застосуванні двофазного (двопульсного) випрямляча, а також стійку стабільну роботу пристрою у обох режимах роботи коли навантаження - електродвигуни електровоза - відключено і коли воно включено Рейка Комп'ютерна верстка А Рябко Фіг 2 Підписне Тираж 37 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності вул Урицького 45 м Київ МСП 03680 Україна ДП Український інститут промислової власності вул Глазунова 1 м Київ-42 01601